(57)【要約】【課題】  劣化を引き起こす酸性や腐蝕性の圧力媒体からセンサチップを保護することができる圧力センサを提供する。【解決手段】  センサチップ２１のセンシング部を露出させた状態でセンサチップ２１の周辺部を覆うようにフッ素系ゴムで構成される第１の保護部材４１を設け、第１の保護部材４１よりも低弾性であって第１の保護部材４１およびセンサチップ２１のセンシング部を覆うようにフッ素系ゲルで構成される第２の保護部材４２を設ける。そして、この第２の保護部材４２の表面に、撥水性を有し、かつ、耐腐蝕性を有するフッ素系樹脂で構成される第３の保護部材４３を設ける。この第３の保護部材４３により、劣化を引き起こす酸性や腐蝕性の圧力媒体に第２の保護部材４２をさらさないようにし、第３の保護部材４３にて圧力媒体を遮断することで圧力媒体が第２の保護部材４２に侵入しないようにする。【選択図】        図２
2005326338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力媒体の圧力を検出してその圧力に応じたレベルの電気信号を発生するセンサチップ（２１）と、
前記センサチップを収納する凹部（１２）を有し、この凹部内に前記ターミナルの一端側が露出するように前記ターミナルをインサート成形したケース（１０）と、
前記センサチップと前記ターミナルの一端側とを電気的に接続するワイヤ（２３）と、を備え、
前記凹部内の前記ターミナル、前記センサチップ、前記ワイヤを保護部材（４１、４２）にて被覆保護するようにした圧力センサにおいて、
前記保護部材の上面のうち、撥水性を有し、かつ、耐腐蝕性を有する樹脂部材（４３）が少なくとも前記ターミナル、前記センサチップ、前記ワイヤに対向する位置に設けられており、
前記圧力媒体の圧力は、前記樹脂部材および前記保護部材を介して前記センサチップのセンシング部に伝達されるようになっていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
前記樹脂部材は、少なくともフィルム状、シート状、板状のいずれかで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記樹脂部材は、フッ素系の樹脂よりなることを特徴とする請求項１または２に記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記保護部材は、前記樹脂部材よりも低弾性であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記保護部材は、前記センサチップのセンシング部を露出させた状態で前記センサチップの周辺部を覆うように設けられている第１の保護部材（４１）および前記第１の保護部材よりも低弾性であって前記第１の保護部材および前記センサチップのセンシング部を覆う第２の保護部材（４２）よりなる積層構造になっていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属の劣化を引き起こす圧力媒体からセンサチップを保護するようにした圧力センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、圧力媒体の圧力を検出する検出部を被覆保護するようにした圧力センサが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような圧力センサは、例えば車両におけるインテークマニホルドの圧力測定に用いられている。そして、その測定信号に基づいて、車両のエンジンが制御されるようになっている。
【０００３】
図３は、従来の圧力センサの概略断面図である。圧力センサＪ１は、外部と接続されるターミナルＪ１１をインサート成形したケースＪ１０と、圧力媒体の圧力を検出するセンサチップＪ２１を備えたモールド部Ｊ２０と、圧力媒体を導入する圧力導入孔Ｊ３１を有するポート部Ｊ３０と、を備えて構成されている。
【０００４】
図３に示されるように、ケースＪ１０は、その凹部Ｊ１２に圧力を検出するセンサチップを備えたモールド部Ｊ２０を備えており、このモールド部Ｊ２０は、リードフレームＪ２２を介して圧力信号を外部処理信号に出力するターミナルＪ１１に電気的に接続されている。
【０００５】
そして、ケースＪ１０には、このケースＪ１０との間で圧力検出室Ｊ１３を形成するようにポート部Ｊ３０が接続されている。このポート部Ｊ３０には、圧力媒体を圧力検出室Ｊ１３に導入する圧力導入孔Ｊ３１が設けられている。
【０００６】
ここで、モールド部Ｊ２０においては、リードフレームＪ２２が樹脂パッケージＪ２３にて被覆されており、センサチップＪ２１を収納する部位に凹部Ｊ２４が形成された状態になっている。そして、この凹部Ｊ２４内に露出したリードフレームＪ２２には、接着剤を介して台座Ｊ２５が設置されており、さらにこの台座Ｊ２５を介してセンサチップＪ２１が設置された状態とされている。また、センサチップＪ２１の各入出力端子（図示せず）は、リードフレームＪ２２に対しワイヤＪ２６を介して電気的に接続されている。
【０００７】
このようしてセンサチップＪ２１が凹部Ｊ２４に収納されると、リードフレームＪ２２とワイヤＪ２６との接合部分がフッ素ゴムからなる第１の保護部材Ｊ４１にて覆われた状態とされる。さらに、この第１の保護部材Ｊ４１の上に、センサチップＪ２１とワイヤＪ２６との接合部分およびセンサチップＪ２１の受圧面がフッ素ゲルからなる第２の保護部材Ｊ４２にて覆われた状態とされる。
【０００８】
この第２の保護部材Ｊ４２であるフッ素ゲル層は、センサチップＪ２１の表面を保護するためのものであり、センサチップＪ２１の受圧面にまで圧力を伝達する圧力伝達媒体としての役割も果たしている。
【特許文献１】特開２００１−３０４９９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年、車両からの排気ガス環境下で使用可能な圧力センサのニーズが高まっており、例えばこれらの圧力センサは排気ガス圧を測定し、排気制御やエンジン吸入空気制御等に利用することが考えられる。しかしながら、従来の圧力センサＪ１を排気ガス環境下で用いると、次のような問題が発生する可能性があることが発明者らの検討により明らかとなった。
【００１０】
すなわち、排気ガス環境下で用いられる圧力センサの圧力媒体は、エンジン燃焼室から排出される腐蝕性の高い排気ガスや、排気ガス中の水蒸気が凝縮し排気ガス中のＮＯｘが溶け込んで生成される凝縮水（酸性）等である。したがって、圧力センサＪ１には圧力導入孔Ｊ３１から上記のような金属を劣化させる圧力媒体が導入されることとなる。
【００１１】
一般に、ゲルは吸湿性、気体の透過性を有する物質であるため、圧力センサＪ１が上記のような酸性液または腐蝕性ガスにさらされると、酸性または腐蝕性の圧力媒体が圧力導入孔Ｊ３１から導入され、第２の保護部材Ｊ４２であるフッ素ゲル層を透過してフッ素ゲル層内部のセンサチップＪ２１やセンサチップＪ２１とワイヤＪ２６との接合部分を腐蝕する可能性がある。
【００１２】
本発明は、上記点に鑑み、劣化を引き起こす酸性や腐蝕性の圧力媒体からセンサチップを保護することができる圧力センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、圧力媒体の圧力を検出してその圧力に応じたレベルの電気信号を発生するセンサチップ（２１）と、センサチップを収納する凹部（１２）を有し、この凹部内にターミナルの一端側が露出するようにターミナルをインサート成形したケース（１０）と、センサチップとターミナルの一端側とを電気的に接続するワイヤ（２３）と、を備え、凹部内のターミナル、センサチップ、ワイヤを保護部材（４１、４２）にて被覆保護するようにした圧力センサにおいて、保護部材の上面のうち、撥水性を有し、かつ、耐腐蝕性を有する樹脂部材（４３）が少なくともターミナル、センサチップ、ワイヤに対向する位置に設けられており、圧力媒体の圧力は、樹脂部材および保護部材を介してセンサチップのセンシング部に伝達されるようになっていることを特徴としている。
【００１４】
このように、撥水性および耐腐蝕性を有する樹脂部材にて保護部材を覆うことで、圧力媒体に保護部材がさらされないようにすることができる。つまり、樹脂部材にて圧力媒体を遮断することができ、保護部材に圧力媒体を侵入させないようにすることができる。これにより、樹脂部材にて圧力媒体を遮断でき、かつ、圧力媒体によってセンサチップやセンサチップとワイヤとの接合部分等が腐蝕してしまうことを防止できる。
【００１５】
請求項２に記載の発明では、樹脂部材は、少なくともフィルム状、シート状、板状のいずれかで構成されていることを特徴としている。樹脂部材をこのような形状とすることができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明のように、樹脂部材としてフッ素系の樹脂よりなるものを採用することができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明では、保護部材は、樹脂部材よりも低弾性であることを特徴としている。このように、保護部材を樹脂部材よりも低弾性とすることで、樹脂部材が受ける圧力を保護部材を介してセンサチップのセンシング部に確実に伝達することができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明では、保護部材は、センサチップのセンシング部を露出させた状態でセンサチップの周辺部を覆うように設けられている第１の保護部材（４１）および第１の保護部材よりも低弾性であって第１の保護部材およびセンサチップのセンシング部を覆う第２の保護部材（４２）よりなる積層構造になっていることを特徴としている。
【００１９】
保護部材をこのような積層構造とすることができる。これにより、第１の保護部材にてセンサチップを確実に固定することができる。また、第２の保護部材にてセンサチップのセンシング部を被覆保護することができる。また、第２の保護部材が第１の保護部材よりも低弾性であることから、この第２の保護部材を介して圧力を確実にセンシング部に伝達することができる。
【００２０】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態に係る圧力センサ１００の全体概略断面構成を示す図である。限定するものではないが、この圧力センサ１００は、排気ガス等の圧力測定に用いられ排気制御などに適用される。
【００２３】
図１に示されるように、圧力センサ１００は、外部と接続されるターミナル１１がインサート成形されたケース１０と、ターミナル１１に電気的に接続された状態でケース１０に設けられ圧力検出を行う検出部２０と、このケース１０に連結され検出部２０へ圧力媒体を導入する圧力導入孔３１を有するポート部３０と、を備えて構成されている。
【００２４】
ケース１０は、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）やエポキシ樹脂等の樹脂材料を型成形してなるものである。ケース１０の上面には、後述する検出部２０を収納するための開口した凹部１２が形成されている。
【００２５】
また、ケース１０には、外部と接続される複数本のターミナル１１がインサート成形により一体的に設けられている。このターミナル１１は、たとえば銅や４２アロイなどの導電材料よりなるものである。
【００２６】
ターミナル１１の一端側は、上記凹部１２内にて露出した状態となるように配置されている。そして、このターミナル１１の一端側には金メッキが施されており、ボンディングパッドとして機能するように構成されている。
【００２７】
また、ターミナル１１の他端側は、ケース１０に設けられた開口部１３の内部に露出しており、図示しない外部機器（外部の配線部材等）に接続可能となっている。つまり、このケース１０の開口部１３は、この内部に位置するターミナル１１の他端側と共に、本圧力センサ１００におけるコネクタ部として構成されている。
【００２８】
検出部２０は、ケース１０の凹部１２に収納され、圧力を検出してその圧力に応じたレベルの電気信号を発生する半導体よりなるセンサチップ２１と、このセンサチップ２１を保持するガラス台座２２とにより構成されている。センサチップ２１は、ピエゾ抵抗効果を利用した周知構成のもので、その上面にセンシング部としてのダイヤフラムおよび拡散抵抗などを備えた構成となっている。
【００２９】
このセンサチップ２１は、上記凹部１２の底面にガラス台座２２を介して、例えばシリコンゴム等の接着剤によりダイボンディングされている。また、センサチップ２１の各入出力端子（図示せず）は、ターミナル１１の一端側に対し金やアルミニウム等のワイヤ２３を介して電気的に接続されている。こうして、検出部２０は、ケース１０の凹部１２に収納されターミナル１１と電気的に接続された状態になっている。
【００３０】
また、ケース１０の凹部１２の内部には、後述する３層からなる保護部材４０が配置されており、検出部２０やターミナル１１、ワイヤ２３等が被覆保護された状態になっている。
【００３１】
そして、上記ケース１０には、ケース１０の凹部１２の開口部を覆うようにケース１０に対してポート部３０が連結され、このケース１０とポート部３０との間において圧力検出室１４が構成されている。
【００３２】
ポート部３０は、例えばＰＢＴ、ＰＰＳなどの耐熱性を有する樹脂材料からなるものである。このようなポート部３０は、ハードエポキシ樹脂等の耐薬品性に優れ、かつ、高弾性である接着材１５によりケース１０に取り付けられている。
【００３３】
また、ポート部３０は、ケース１０とは反対側の方向へ突出しており、その内部には上記圧力検出室１４に通じる圧力導入孔３１が形成されている。この圧力導入孔３１は、ポート部３０の先端に開けられた開口部３２と繋がった状態になっている。そして、ポート部３０の開口部３２および圧力導入孔３１から圧力媒体が圧力検出室１４に導入され、保護部材４０を介してセンサチップ２１の受圧面まで圧力が伝達されるようになっている。
【００３４】
次に、上記保護部材４０について図２を参照して説明する。図２は、図１中に示されるセンサチップ２１周辺部の拡大概略図である。
【００３５】
図２に示されるように、ケース１０の凹部１２内には、電気絶縁材料製の保護部材４０が、検出部２０およびワイヤ２３を埋めるように充填されている。
【００３６】
ケース１０の凹部１２の底部には、第１の保護部材４１がターミナル１１とワイヤ２３との接続部およびその周辺部を覆うように設けられている。この第１の保護部材４１は、ターミナル１１とケース１０との界面等からの気泡の発生を抑制するために高弾性率を持ち且つ耐薬品性を有する材料からなるものが採用される。本実施形態では、第１の保護部材４１として、フッ素系のゴム材料などからなるフッ素系ゴムが採用される。
【００３７】
また、第１の保護部材４１の上面には、この第１の保護部材４１よりも低弾性である第２の保護部材４２が積層されている。この第２の保護部材４２は、第１の保護部材４１から露出するセンサチップ２１の受圧面およびワイヤ２３を覆うように設けられている。
【００３８】
この第２の保護部材４２としては、センサチップ２１およびワイヤ２３へ応力を与えないような低弾性率を持ち且つ耐薬品性を有する材料よりなるものが採用される。本実施形態では、例えば、フッ素系のゲル材料からなるフッ素系ゲルが採用される。
【００３９】
本実施形態では、図２に示されるように、上記第２の保護部材４２を覆うようにさらに第３の保護部材４３が設けられている。具体的には、第３の保護部材４３は、ケース１０の凹部１２内の少なくともターミナル１１、センサチップ２１、ワイヤ２３に対向する位置に設けられている。この第３の保護部材４３は、圧力検出室１４に導入される酸性または腐蝕性の圧力媒体が第２の保護部材４２を透過してセンサチップ２１を腐蝕させないように保護する役割を果たすものである。なお、第３の保護部材４３は、本発明の樹脂部材に相当する。
【００４０】
このような第３の保護部材４３として、本実施形態では、フッ素系の樹脂で構成されるフッ素樹脂が採用され、厚さが０．５〜１．０μｍであるシート状のものが採用される。フッ素樹脂には、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体）等が用いられる。
【００４１】
なお、本実施形態では、第３の保護部材４３としてシート状のものを採用しているが、シート状とは、フィルム状および板状のものも含んでいるものとする。
【００４２】
また、第３の樹脂部材４３は上述のように樹脂よりなるものであるが、その厚みが小さいため、圧力検出室１４に導入される圧力媒体の圧力を、第２の保護部材４２およびセンサチップ２１に伝達できるようになっている。
【００４３】
この第３の保護部材４３は、その表面にて水をはじく撥水性を有し、かつ、耐腐蝕性に優れているため、圧力センサ１００が排気ガス環境下に配置されて酸性または腐蝕性の圧力媒体にさらされても、その圧力媒体を第２の保護部材４２に侵入させないようにすることができる。
【００４４】
このように、ケース１０の凹部１２の内部に収納された検出部２０は、上記のような３層からなる保護部材４０にて被覆保護された状態になっている。つまり、３層からなる保護部材４０により、ターミナル１１、ワイヤ２３、センサチップ２１とワイヤ２３との接続部、そしてターミナル１１とワイヤ２３との接続部が被覆され、圧力媒体からの保護、電気的な絶縁性の確保、並びに防蝕などが図られている。
【００４５】
次に、かかる圧力センサ１００の製造方法について説明する。まず、ターミナル１１をインサート成形したケース１０を用意する。
【００４６】
そして、センサチップ２１をケース１０の凹部１２へ接着剤など介して搭載固定し、センサチップ２１とターミナル１１との間をワイヤ２３にて電気的に接続する。この後、ケース１０の凹部１２の内部に保護部材４０を充填させて検出部２０を被覆保護する。
【００４７】
具体的には、まず、センサチップ２１が収納されたケース１０の凹部１２内部に、センサチップ２１の受圧面よりも低い位置まで第１の保護部材（フッ素系ゴム）４１を注入する。そして、センサチップ２１の受圧面を覆うように液状の第２の保護部材（フッ素系ゲル）４２を注入し、この第２の保護部材４２を加熱硬化する。
【００４８】
続いて、第３の保護部材４３を設置する。これは、以下のようになされる。すなわち、シート状の第３の保護部材（フッ素樹脂）４３を用意し、この第３の保護部材４３に第２の保護部材４２と同じ材料のゲルをコートする。このようにゲルをコートしておくと、第３の保護部材４３を第２の保護部材４２に密着させやすくすることができる。そして、ゲルコートした第３の保護部材４３をケース１０の凹部１２の開口部側からセンサチップ２１側へ押し込みケース１０の凹部１２を密閉する。このようにして、保護部材４０にて検出部２０を被覆保護する。
【００４９】
この後、ポート部３０をケース１０へ接着材１５を介して取り付けることにより、ポート部３０とケース１０とを連結する。こうして、図１および図２に示される圧力センサ１００が完成する。
【００５０】
上記圧力センサ１００が、例えば排気ガス環境下に取り付けられると、排気ガス環境下における圧力媒体の圧力は以下のようにして測定される。
【００５１】
すなわち、被測定体内部から外部方向に圧力が印加されると、ガスまたは液体である圧力媒体がポート部３０の開口部３２から圧力導入孔３１に導入されると共に圧力検出室１４に導かれる。
【００５２】
センサチップ２１は、圧力検出室１４に導入された圧力媒体の圧力を検出してその圧力に応じたレベルの電気信号を発生し、当該電気信号はターミナル１１を介して外部へと出力される。このようにして、被測定体内部の圧力を検出することができる。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態では、フッ素系ゲルで構成される第２の保護部材４２の上部を、フッ素系樹脂で構成される第３の保護部材４３にて被覆保護していることを特徴としている。
【００５４】
このように、撥水性および耐腐蝕性を有する第３の保護部材４３にて第２の保護部材４２を覆うことで、金属の劣化を引き起こす圧力媒体に第２の保護部材４２がさらされないようにすることができる。つまり、第３の保護部材４３にて圧力媒体を遮断することができ、第２の保護部材４２に圧力媒体を侵入させないようにすることができる。これにより、圧力媒体がセンサチップ２１に到達し、この圧力媒体によってセンサチップ２１やセンサチップ２１とワイヤ２３との接合部分等が腐蝕してしまうことを防止できる。
【００５５】
また、第３の保護部材４３として、フッ素系の樹脂を採用することができる。このように、第３の保護部材４３としてフッ素系の樹脂を採用することで、撥水性および耐腐蝕性を実現することができる。
【００５６】
本実施形態では、第２の保護部材４２を第３の保護部材４３よりも低弾性としている。これにより、第３の保護部材４３が受ける圧力を第２の保護部材４２を介してセンサチップ２１に確実に伝達することができる。
【００５７】
さらに、第１および第２の保護部材４１、４２を積層構造としている。したがって、第１の保護部材４１にてセンサチップ２１およびガラス台座２２を確実に固定することができる。また、第２の保護部材４２にてセンサチップ２１を被覆保護することができる。
【００５８】
（他の実施形態）
上記第１実施形態では、第１の保護部材４１としてフッ素系ゴムを採用しているが、これに限るものではない。また、第２の保護部材４２として、フッ素系ゲルを採用しているが、これに限るものではない。例えば、第２の保護部材４２としてフロロシリコーンゲル等を採用しても構わない。
【００５９】
また、ケース１０の凹部１２内に設けられる第１および第２の保護部材４１、４２は積層構造とされているが、例えば凹部１２内に第２の保護部材４２のみが充填された単層構造として構成されても構わない。つまり、第３の保護部材４３の下部の保護構造は、第１実施形態に限定されるものではない。
【００６０】
上記第１実施形態では、第３の保護部材４３として、シート状のフッ素樹脂を用いているが、第３の保護部材４３は、例えば板状やフィルム状のものであっても良い。また、第３の保護部材４３は、その表面が波状に形成されたコルゲート状のものであっても良い。さらに、第３の保護部材４３は１層でなくても良く、複数の層で構成されても構わない。
【００６１】
このような第３の保護部材４３は、第１実施形態では、シート状のものが採用されるが、レーザアブレーションやＣＶＤによる蒸着によって第２の保護部材４２上に第３の保護部材４３を形成する方法や、レーザによって第３の保護部材４３を溶接する方法を用いて第２の保護部材４２を被覆しても構わない。また、第３の保護部材４３を第２の保護部材４２に擦り込んで密着させても良い。
【００６２】
また、第２および第３の保護部材４２、４３の面をそれぞれ粗く形成しておき、第３の保護部材４３を第２の保護部材４２に押さえつけることで第２および第３の保護部材４２、４３の密着性を向上させるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の一実施形態に係る圧力センサの概略断面図である。
【図２】図１に示されるセンサチップ周辺の拡大概略図である。
【図３】従来の圧力センサの概略断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０…ケース、１１…ターミナル、１２…凹部、１４…圧力検出室、２０…検出部、
２１…センサチップ、２２…ガラス台座、２３…ワイヤ、３０…ポート部、
３１…圧力導入孔、４０…保護部材、４１…第１の保護部材、４２…第２の保護部材、
４３…第３の保護部材。
【図１】
2005326338.tif 000003
【図２】
2005326338.tif 000004
【図３】
2005326338.tif 000005